基于通信的城市軌道交通信號控制系統研究

林華根(安徽超遠信息技術有限公司,安徽合肥 230088)

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基于通信的城市軌道交通信號控制系統研究

林華根
(安徽超遠信息技術有限公司,安徽合肥 230088)

【摘 要】隨著我國時代的進步,城市軌道交通的飛速發展,信號系統作為控制系統中的核心設備,保證了列車快速而穩定的運行,所以對其安全性和可靠性顯得尤為重要,信號系統作為城市軌道交通中的重要的組成部分,對行車的安全、準點、舒適、快捷的運行起著十分重要的作用。因此,作為支撐城市軌道交通發展基礎的信號控制系統,不僅影響著列車通過能力及輸送能力,也是安全行車的重要保證,是衡量城市軌道交通先進程度的一個重要方面。

【關鍵詞】無線通信 軌道交通 信號控制

基于通信的列車(Communication Based Train Control, CBTC),CBTC系統不依靠軌道電路判定列車位置,實現了列車速度、停站時間、區間運行時間的精確控制,能進一步縮小列車間隔,并提高系統節能水平和運營服務質量。此篇論文主要是通過對基于無線通信的車地通信網絡的分析,設計基于無線通信的車地無線通信系統,對其結構進行設計,包括對無線接入點(Access Point,AP)的布置間隔的討論、對WLAN所使用的標準的選擇等。通過對城市軌道交通中信號傳播模型的分析,對車地無線通信系統的包丟失率和系統延時進行分析使系統的可靠性、有效性、安全性達到CBTC系統的要求。

城市軌道通信系統與信號系統共同完成行車調度指揮,并為城市軌道的其它各子系統提供信息傳輸通道和時標信號。此外,通信系統是城市軌道交通內部公務聯絡的主要通道,使構成城市軌道交通內部的各個子系統能夠緊密聯系,以提高整個系統的運行效率。當然,通信系統也是城市軌道交通內、外聯系的通道。城市軌道通信系統在發生災害、事故或恐怖活動的情況下,是進行應急處理、搶險救災和反恐的主要手段。城市軌道交通越是在發生事故、災害或恐怖活動時,越是需要通信聯系,但若在常規通信系統之外再設置一套防災救護通信系統,勢必要增加技資,而且長期不使用的設備亦難以保持良好的運行狀態。所以,在正常情況下,通信系統能為運營管理、指揮、監控等提供通信聯絡的手段,為乘客提供周密的服務;在突發災害、事故或恐怖活動的情況下,能夠集中通信資源,保證有足夠的容量以滿足應急處理、搶險救災的特殊通信需求。

城市軌道交通的信號系統擔當著控制和指揮列車運行的任務,是影響整個城市軌道交通系統運營安全和效益的關鍵點。信號系統的水平也成為城市快速軌道交通現代化的重要標志。設計出一個優秀的系統方案不僅有利于保證行車安全,提高運輸能力,實現迅速、及時、準確的行車調度指揮和運輸管理現代化,提高服務質量,而且還有利于合理使用工程投資,降低工程造價。

CBTC系統作為較為先進的基于通信的列車控制系統,目前完全被國際上少數幾個公司壟斷,CBTC以列車與地面的傳輸信息方式來劃分,分無線、環線、漏纜及波導管等幾種,帶環線的CBTC技術最成熟的是阿爾卡特,無線CBTC技術最成熟的是龐巴迪(已有較好的開通業績)。西門子、阿爾卡特號稱已有無線CBTC技術,但實際情況是:阿爾卡特剛開了一條獨軌—拉斯維加斯機場線無線CBTC系統,但問題較多,已停運,尚在完善之中,業主方有更換系統的意圖。阿爾卡特中標的上海地鐵8號線信號系統因故比原計劃推遲開通一年。西門子是兼并了法國馬特拉公司而擁有了CBTC技術,環線的CBTC已有業績,無線的CBTC至今尚未開通過一個,在紐約地鐵CBTC系統的改造中,進展不快。在中國國內的廣州4、5號線,以及北京10號線均碰到了一些技術障礙,正在積極解決之中。此外,美國GE公司,英國西屋公司,法國CSEE公司,法國AREVA公司均在CBTC領域有涉足,但形不成競爭態勢。美國GE公司兼并了美國哈門公司以后開通了一條無線CBTC系統。由于使用了美國休斯公司在伊拉克沙漠風暴中的軍用技術,價格昂貴,無人進一步問津。目前國內有幾家單位正在對CBTC技術進行研發。例如,北京交大和北京地鐵運營公司在北京市科委立項,南京14所在試驗室中已取得階段性成果,鐵科通號所注重研發,中國通號正在進行核心設備的深入研究,其余公司大都停留在理論探討階段。

由于移動閉塞系統具有很高的實時性和響應性,因此,其對系統的完整性要求高于其他制式的閉塞方式,系統的可靠性也應具有更高要求。系統傳輸的可靠性和安全性是系統關注的核心,尤其是利用自由空間波傳輸信息的基于無線的移動閉塞系統其可靠性和安全性的要求更高。目前,CBTC系統由于尚處于發展初期,地鐵輕軌公司為保險起見,在選用CBTC系統的同時,增加后備模式,以確保移動閉塞一旦故障或未及時開通時先以后備模式保證列車能以站間閉塞的方式運行。后備模式的選用,可謂保險但不經濟,且技術風險(特別是自由無線傳輸)驟增。

列車信號控制系統是城市軌道交通的發展是一個關鍵節點,應是中國特色的發展之路之一。因此,應進一步加大國內選用自主知識產權的列控信號系統的項目相關政策傾斜力度,鼓勵科技創新,以梯隊結構選取合適的系統,使中國的城市軌道交通建設沿著正確的軌道前行。

參考文獻:

[1]袁方.城市軌道交通概論[M].北京:人民交通出版社,2012.

[2]王青林.城市軌道交通通信與信號系統[M].北京:人民交通出版社, 2012.

[3]林瑜筠.城市軌道交通信號[M].北京:中國鐵道出版社,2008.

[4]賈毓杰.城市軌道交通通信與信號[M]北京:機械工業出版社,2009.

[5]劉伯鴻.城市軌道交通信號[M].北京:西南交通大學出版社,2007.

[6]張喜.城市軌道交通通信與信號概論[M].北京:北京交通大學出版社,2009.

[7]彭輝.城市軌道交通系統[M].北京:人民交通出版社,2008.